Затерянный мир скрывается… в каждом из нас

Желание увидеть доисторических животных заставило героев романа Артура Конан-Дойла «Затерянный мир» отправиться на другой конец света и долго плутать в джунглях. Нам же для этого, если верить американскому специалисту по эволюционной биологии из Принстонского университета Дэвиду Стерну, достаточно подождать всего каких-то 60—80 лет. За это время, по его мнению, ученые, пользуясь методом «ретроэволюции», смогут воссоздать ящеров, вымерших 65 миллионов лет назад. Причем основой для воссоздания доисторических гигантов станут не трофеи палеонтологических раскопок, а генетический материал некоторых современных животных.
Дело в том, что ДНК (генетический код) динозавров не исчезла с лица Земли вместе с ними, а сохранилась до наших дней. Правда, не в первозданном виде, а в значительно измененном, модифицированном миллионами лет эволюции — в генетическом материале птиц и животных, близких родственников ящеров.
Сравнительный анализ их генов позволил бы воссоздать праген, содержавшийся в клетках древнейших динозавров. Разумеется, воссоздать геном целиком ученые пока не смогут — нужны более мощные компьютеры. Хотя уже сегодня биологи реконструируют гены, которые вернули бы змеям давно утраченные в процессе эволюции ноги, а птицам — зубы, превратившиеся со времен динозавров в клюв.
Еще более реальным возрождение парка юрского периода сделало одно из последних научных событий уходящего года. Как сообщили информационные агентства, ученые из американского медицинского института Говарда Хьюза под руководством Дэвида Хаусслера виртуально воссоздали фрагмент генетического кода предка современных млекопитающих, живших 75 миллионов лет назад.
Сравнив особенности генетического кода определенных видов собаки, кошки, свиньи, лошади, летучей и обычной мыши, кролика, гориллы, шимпанзе и человека, исследователи вычислили код-предшественник. Вернее, небольшой его участок из десяти генов и смежных фрагментов ДНК.
По мнению известного отечественного специалиста в области биоинформатики, профессора Института молекулярной биологии и генетики НАН Украины Александра Корнелюка, произошла революция, связанная с бурным развитием геномики — науки, изучающей расшифровку и классификацию геномов всех живых организмов.
— Уже полностью расшифровано более 200 геномов организмов (от бактерий до человека), а работы над более чем тысячью других близки к завершению, — констатирует ученый. — Создание баз данных для сохранения и обработки информации о миллионах последовательностей генов привело к возникновению новой самостоятельной отрасли науки — биоинформатики, которая проводит исследования in silico, то есть на компьютерах. Без компьютерных информационных технологий расшифровка и анализ геномов были бы невозможны.
Сложно представить себе, как можно выписать от руки и проанализировать последовательность более трех миллиардов нуклеотидных пар ДНК — а это размер генома человека. Картографирование же и анализ всех генов в геноме человека позволяет сравнить их с генами других организмов, выявить изменения, происшедшие в процессе эволюции.
В последние годы появилось еще одно направление науки — палеогеномика. Ее перспективы достаточно красочно продемонстрировали писатели-фантасты. Но буквальное воплощение их замыслов практически невозможно, поскольку неповрежденная геномная ДНК пращуров современных млекопитающих и вымерших миллионы лет назад животных не сохранилась. Остается один путь: сравнивать геномы современных видов животных и человека с помощью компьютера.
Имея такую информацию, уверяет профессор Корнелюк, вполне реально проследить определенные эволюционные события и провести приблизительную реконструкцию больших участков (а возможно, полных) геномов вымерших видов, в частности реконструировать эволюцию приматов и решить проблему происхождения человека.
— Профессор Дэвид Хаусслер, говоря о своем проекте, подчеркнул, что он начал его из чисто научного интереса: «Я хочу понять на уровне молекулярных деталей, как мы эволюционировали из мохнатого ночного существа, похожего на землеройку, и сейчас самое время установить это». Как признался сам ученый, проект казался невероятным и невыполнимым, несмотря на то, что накопилось уже достаточно материала, чтобы реконструировать геном предшественника млекопитающих на основе геномов нынешних животных и человека, — рассказывает директор Института молекулярной биологии и генетики академик Анна Ельская.
Конечно же, Дэвид Хаусслер слегка кокетничал, ибо наверняка хорошо понимал, какое значение будет иметь выполнение такого проекта как для решения загадки происхождения человека, так и для современной биомедицины.
Раньше считалось, что мы никогда не узнаем, как выглядели наши предшественники на генетическом уровне, поскольку ДНК, выделенная из окаменелых останков животных, уже через 50 тыс. лет была сильно разрушена, а речь идет о десятках миллионов лет, когда жили предшественники плацентарных млекопитающих. Однако стремительное развитие молекулярной генетики и особенно биоинформатики делает реальными самые смелые и фантастические замыслы. Работу, проведенную командой профессора Хаусслера, сравнивают с созданием схемы первого автомобиля на основе сопоставления множества видов современных автомобилей, которые, хотя и отличаются друг от друга, все же имеют черты, присущие их общему прадедушке, например, четыре резиновые покрышки для колес, ветровое стекло и мотор внутреннего сгорания.
Пока что реконструировано несколько фрагментов генома предшественника млекопитающих. Когда же он будет полностью «вычислен», ученые смогут решить такие центральные проблемы биологии, как эволюция человека и сущность живого. Действительно, сравнивая участки геномов, «выброшенные» в процессе эволюции, а также высоко консервативные — те, которые остаются одинаковыми на протяжении миллионов лет, можно понять, какие части генома необходимы для жизни, какие — для определенных функций и т.д. Например, очень интересный факт обнаружен Дэвидом Хаусслером при сравнительном изучении одного из участков генома (FOXP2) у восьми видов животных на разных стадиях эволюции. В определенном месте этого участка более 300 миллионов лет находилась кодирующая буква — нуклеотид С. Но в какой-то момент именно у человека произошла его замена другим (А), что связывают с развитием свободной речи у человека.
Что касается эволюции, то жаркие споры, начавшиеся еще во времена Ламарка и Дарвина, продолжаются до сих пор — не о самом факте эволюции, но о механизмах эволюции на молекулярном, клеточном, организменном и популяционном уровнях. Привлечение фактов, полученных молекулярными генетиками в послед­ние годы, выглядит куда более перспективным по сравнению с бесконечными заклинаниями неодарвинистов — «Эволюция идет только путем естественного отбора случайных мутаций». Кроме сугубо научных теорий и гипотез, всем хорошо известны и библейская версия о происхождении человека, и фантастические идеи о нашем космическом происхождении. Поэтому работа Дэвида Хаусслера по сравнительной геномике имеет огромное значение для понимания того, как человек стал человеком.
Геномика и современные биотехнологии дают нам уникальные возможности воздействия на человеческий организм. Ну, например, как было бы замечательно накануне выборов президента делать генные антиагрессивные прививки или «прививать» некоторым политикам и журналистам ген правдивости. А еще лучше сделать нашу страну такой, чтобы у ее граждан максимально проявлялись гены доброты, толерант­ности и честности. Что же касается трудолюбия и ума, то нам их не занимать.